Методы научного познания. 10 класс

Методы научного познания и физическая картина мира 1.Эксперимент и теория в процессе познания природы. Физические модели. «…каждый школьник знаком теперь с истинами, за которые Архимед отдал бы жизнь…» Научное познание – высший вид познавательной деятельностиНаучное познание (открытие законов, объяснение фактов и причин явлений) Что такое гипотеза?Гипотеза — предположительное суждение о закономерной, причинной связи явлений. Чаще всего гипотезы используются в естественных науках, таких как физика, и описывают причины природных явлений. Гипотеза, которая подтвердилась, становиться основой для следующих предположений.Гипотеза — это слово греческого происхождения, дословно переводится как "основание", "предположение". В современном понимании не доказанная теория или предположение. Гипотеза выдвигается на основе наблюдений или опытов. В последствии гипотеза может быть доказана, что говорит о справедливости данной гипотезы, либо опровергнута, что говорит о её ошибочности. Виды ГипотезНаучная гипотезаМетафизическая гипотеза Научная Гипотеза-это……такая гипотеза, которая объясняет все известные научные факты на основе использования мысленной абстрактной модели изучаемых объектов и явлений реального мира, не содержит внутренних логических противоречий и из анализа свойств модели выводит следствия, неизвестные ранее и допускающие экспериментальную проверку. После проверки предсказанных следствий научная гипотеза может быть либо подтверждена, либо опровергнута результатами эксперимента. При экспериментальном подтверждении предсказанных следствий гипотеза получает признание как НАУЧНАЯ ТЕОРИЯ. Научная гипотезаСуществование атомного ядраЭрнест Резерфорд Научная ГипотезаСуществование электромагнитных волнМаксвелл Метафизическая гипотеза-это……непроверяемые гипотезы. Невозможность научного доказательства или опровержения метафизической гипотезы не лишает ее права на существование. Принять или отвергнуть такую гипотезу является делом веры человека в ее истинность или неверия в нее. Метафизические гипотезыСуществование пришельцевСуществование необычных зверей Научная теорияТЕОРИЯ НАУЧНАЯ — наиболее развитая форма организации научного знания, дающая целостное представление о закономерностях и существенных связях изучаемой области действительности. Примерами Т.н. являются классическая механика И. Ньютона, корпускулярная и волновая теории света, теория биологической эволюции Ч. Дарвина, электромагнитная теория Дж.К. МаксвеллаЦель- объяснить определенный круг явлений УченыеИсаак НьютонЭйнштейн Общенаучные методы научного познания Физика- наука о наиболее общих и фундаментальных закономерностях, определяющих структуру и эволюцию материального мира.Характеризуется кругом явлений, который она изучает, и методами исследования. Классификация общенаучных методов тесно связана с понятием уровней научного познания. Различают два уровня научного познания: эмпирический и теоретический. НаблюдениеНаблюдение - это преднамеренное и направленное восприятие объекта познания с целью получить информацию о его форме, свойствах и отношениях.Процесс наблюдения не является пассивным созерцанием. К наблюдению предъявляются достаточно четкие требования: цель наблюдения; выбор методики; план наблюдения; контроль за корректностью и надежностью полученных результатов; обработка, осмысление и интерпретация полученной информации. Последнее требует особого внимания.

Описание Описание как бы продолжает наблюдение, оно является формой фиксации информации наблюдения, его завершающим этапом.С помощью описания информация органов чувств переводится на язык знаков, понятий, схем, графиков, обретая форму, удобную для последующей рациональной обработки (систематизации, классификации, обобщения и т.д.). Описание может быть ориентировано на качественную или на количественную определенность. Количественное описание требует фиксированных измерительных процедур, что обусловливает необходимость расширения фактофиксирующей деятельности субъекта познания за счет включения такой операции познания, как измерение. Измерение Качественные характеристики объекта, как правило, фиксируются приборами, количественная специфика объекта устанавливается с помощью измерений.Измерение - это прием в познании, с помощью которого осуществляется количественное сравнение величин одного и того же качества.Измерение отнюдь не второстепенный прием, это некая система обеспечения познания. На его значимость указал Д. И. Менделеев, заметив, что знание меры и веса - это единственный путь к открытию законов. В процессе измерения субъект познания, устанавливая количественные отношения между явлениями, открывает некоторые общие связи между ними. Измеряя те или иные физические величины массы, заряда, силы тока, субъект познания вскрывает качественную определенность исследуемого объекта, его существенные свойства. Эксперимент В отличие от обычного наблюдения, в эксперименте исследователь активно вмешивается в протекание изучаемого процесса с целью получить дополнительные знания.Эксперимент – научный или лабораторный опыт, результатом которого может быть определение величин или зависимостей, опровержение или подтверждение теории или гипотезы, открытие нового явления.В эксперименте субъект познания изучает проблемную ситуацию, чтобы получить исчерпывающую информацию. Исследуемый объект наблюдения контролируется в специально заданных условиях, что обеспечивает возможность фиксировать все свойства, связи, отношения, меняя параметры условий. Физическая модель- упрощенная версия физической системы (процесса), сохраняющая её (его) главные черты Теория – система основных идей в данной области знаний. Система научного познаниянаблюдениеописаниеустановление причинно-следственных связейгипотезаизмерениеУстановление количественных законовСоздание моделей и теорийэкспериментнаблюдение Вопросы по темеЧто является предметом изучения физики?Какие гипотезы называются научными? метафизическими?Приведите примеры научных гипотез.Что такое эксперимент? Почему он является критерием правильности физической теории? Вопросы по теме5. Что такое модель? Приведите примеры моделей.6. В чём заключается взаимосвязь теории и физической модели? А1. В физике утверждение считается истинным, если оно широко известноопубликовано в газетахвысказано авторитетными ученымимногократно экспериментально проверено разными ученымиА2.Истинность теории базируется наА) достоверности экспериментов, лежащих в ее основеБ) экспериментальном подтверждении выводов из неетолько Атолько Би А, и Бни А, ни БА3. Ученица опустила электроды в сосуд с раствором электролита, затем подсоединила их к источнику электрического тока и в течение некоторого времени пропускала через раствор электрический ток. В своем отчете она записала: «На одном из электродов выделились пу­зырьки». Это утверждение является:теоретическим выводом;экспериментальным фактом;гипотезой;объяснением факта. А4 Экспериментально исследовалась зависимость времени закипания некоторого количества воды от мощности кипятильника. По результатам измерений построен график, приведенный на рисунке. Какой вывод можно сделать по результатам эксперимента?Время нагревания прямо пропорционально мощности нагревателя.С ростом мощности нагревателя вода нагревается быстрее.Мощность нагревателя с течением времени уменьшается.Теплоемкость воды равна 4200 Дж/(кг· °С).A5. Принятая в настоящий момент в науке ядерная модель атома обоснована опытами по:растворению и плавлению твердых тел;ионизации газа;химическому получению новых веществ;рассеянию -частиц.А6. В опыте Резерфорда - частицы рассеиваются:электростатическим полем ядра атома;электронной оболочкой атомов мишени;гравитационным полем ядра атома;поверхностью мишени. А7. При исследовании зависимости силы трения от силы нормального давления были получены результаты, представленные на графике. Наиболее точно отражает результаты эксперимента зависимостьFTp = 0,3FдFTp = 0,2 Fд;FTp = 0,1 FдFTp = 0,4 FдA8. Зависимость координаты материальной точки от времени задается уравнением X(t)= At2 + Bt + С, где А, В и С числовые коэффициенты. Скорость и ускорение тела в момент времени t = 0 равны соответственноА и СВ и АБ и СВ и 2А А9. На рис. А показана система, в которой груз на пружине может совершать колебания, и система отсчета, в кото­рой описывается это движение. Какой из графиков наиболее правильно отражает зависимости координаты тела от времени, если в начальный момент времени груз оттянули вправо и отпустили?А10. В таблице зафиксированы значения силы притяжения заряженных тел при разных расстояниях между ними. Какой вывод о связи силы притяжения и расстояния между телами можно сделать по этой таблице?Сила очень мала, и можно считать, что сила не зависит от расстоянияСила уменьшается обратно пропорционально расстояниюЗависимость не прослеживаетсяСила уменьшается обратно пропорционально квадрату расстояния А11. Какой из двух экспериментов доказывает гипотезу, что звук распространяется только в материальной среде?Через получасовые интервалы стреляли из пушки расположенной на расстоянии 30 км, и наблюдатель отмечали промежуток времени между появление1 вспышки и моментом, когда был услышан звук.Колокол помещали в сосуд, из которого можно было откачивать воздух. Туда же помещали механизм, кото­рый позволяет колоколу звонить автоматически. Слух отчетливо улавливал ослабление звука по мере умень­шения давления воздуха в сосуде1) только I 2) только II 3) и I, и II 4) ни I, ни II А13. Резиновый шарик, надутый воздухом, летом опуска­ют в озеро на глубину 1 м. Наблюдая за шариком под водой, обнаруживают, что диаметр шара уменьшился на 30%, хотя выделения пузырьков воздуха не обнаруживается. Какие из гипотез для объяснения этого явления требуется проверять ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНО.А.Температура воды ниже температуры воздуха. Б. Давление на стенки шара возросло.В.Оболочка шара стала менее растяжимой.Только АТолько БТолько ВТолько А и Б 2.Физические законы. Границы применимости физической теории и законов. Принцип причинностиВсе события в мире можно разделить на события-причины и события-следствия. При этом первое всегда по времени опережает второе. Принцип соответствияНовые теории, претендующие на более глубокое описание физической реальности и на более широкую область применимости, должны включать старые теории в качестве своего предельного случая Измерение физических величин. Международная система единицЕдиницы физических величин можно выбрать произвольно, но тогда возникнут трудности при их сравнении. Поэтому целесообразно ввести систему единиц, охватывающую единицы всех физических величин и позволяющую оперировать с ними.Для построения системы единиц произвольно выбирают единицы для нескольких независящих друг от друга физических величин. Эти единицы называют основными. Остальные величины и их единицы выводят из законов, связывающих эти величины с основными. Их называют производными.
Дополнительные единицы СИРадиан (рад) — угол между двумя радиусами окружности, длина дуги между которыми равна радиусу.Стерадиан (ср) — телесный угол с вершиной в центре сферы, вырезающей на поверхности сферы площадь, равную площади квадрата со стороной, равной радиусу сферы.
Измерение физических величин. Показание средства измерений - это значение измеряемой величины, определяемое по отсчетному устройству средства измерений и выраженное в принятых единицах этой величины. Цена деления шкалы соответствует интервалу между двумя соседними отметками шкалы, выраженному в значениях измеряемой величины.Принцип измерения - совокупность физических явлений, на которых основано данное измерение. Метод измерения - совокупность приемов использования принципов и средств измерений.

Измерение физических величин. Измерение физических величин есть действие, выполняемое с помощью средств измерений для нахождения значения физической величины в принятых единицах. Прямое измерение - измерение, при котором искомое значение величины находят непосредственно из опытных данных. Например: измерение напряжения при помощи вольтметра. Косвенное измерение - измерение, при котором искомое значение величины находят на основании известной зависимости между этой величиной и величинами, подвергаемыми прямым измерениям. Истинное значение физической величины - значение физической величины, которое идеальным образом отражает в качественном и количественном отношениях соответствующее свойство данного объекта. Истинное значение практически недостижимо. Действительное значение физической величины - значение, полученное экспериментальным путем и настолько приближающееся к истинному значению, что для данной цели может быть использовано вместо него. Средство измерений - техническое средство, используемое при измерениях и имеющее нормированные метрологические характеристики. Метрологическими называют характеристики, которые оказывают влияние на результат и погрешность измерения (например, рабочий диапазон частот, климатические условия и др.).


Измерение физических величин. Точность средства измерений — степень совпадения показаний измерительного прибора с истинным значением измеряемой величины. Чем меньше разница, тем больше точность прибора. Точность результата измерений — одна из характеристик качества измерения, отражающая близость к нулю погрешности результата измерения. Следует отметить, что о повышении качества измерений всегда говорят термином «увеличить точность» — притом, что величина, характеризующая точность, при этом должна уменьшиться.
Измерение физических величин. Погрешность измерения — оценка отклонения величины измеренного значения величины от её истинного значения. Погрешность измерения является характеристикой (мерой) точности измерения.Погрешность измерительного прибора - разность между показанием прибора и истинным значением измеряемой величиныПогрешность измерения равна половине цены деления прибораАбсолютная погрешность измерения (Δизм.) - разность между действительным и истинным значениями измеряемой величины: Δизм.=Хд. - Хи.Относительная погрешность измерения (δизм.) - отношение абсолютной погрешности измерения к истинному значению измеряемой величины, выраженное в %:



А14. На рисунке приведены три реальных процесса, происходящие с воздухом: нагревание его в закрытой стеклянной бутылке; нагревание воздуха в бутылке, на горлышко которой надет резиновый шарик; всплытии пузырьков воздуха при нагревании открытой бутылки с водой. Какой из них может быть достаточно точно описан моделью изохорного процесса? АБВни один из процессовА15. Для каких физических явлений был сформулирован принцип относительности Галилея?Только для механических явлений.Для механических и тепловых явлений.Для механических, тепловых и электромагнитных явлений.Для любых физических явлений.А16. Утверждение, что материальная точка покоится или движется равномерно и прямолинейно, если на нее не действуют другие тела или воздействие других тел взаимно уравновешено:верно при любых условиях;верно для инерциальных систем отсчета;верно для неинерциальных систем отсчета;неверно ни для каких систем отсчета. А17. Закон сохранения механической энергии применим для:любой системы тел в любой системе отсчета;любой системы тел при взаимодействиях с любыми силами в инерциальных системах отсчета;замкнутой системы тел, взаимодействующих только силами уп­ругости и силами всемирного тяготения, в инерциальных системах от­счета;замкнутой системы тел, взаимодействующих любыми силами, в инерциальных системах отсчета.А18. Для того чтобы человек мог существовать при температуре окружающей среды выше + 40 °С, внутренние регуляторные механизмы жизнедеятельности организма человека действуют так, что:между человеческим организмом и окружающей средой при лю­бой температуре поддерживается тепловое равновесие;при более высокой температуре окружающей среды увеличивает­ся теплоотдача организма человека, а при более низкой — уменьшается;при более высокой температуре окружающей среды уменьшается теплоотдача организма человека, а при более низкой — увеличивается;уровень теплоотдачи организма человека поддерживается посто­янным независимо от температуры окружающей среды.А19. Имеются два наблюдения:При нагревании стержень удлиняетсяПри растягивании стержня он нагреваетсяЧем является нагревание в приведенных наблюдениях?в обоих - причинойв обоих - следствиемв первом - причиной, во втором - следствием А20. Модель атома Э. Резерфорда описывает атом как однородное электрически нейтральное тело очень малого размерашар из протонов, окруженный слоем электроновсплошной однородный положительно заряженный шар с вкраплениями электроновположительно заряженное малое ядро, вокруг которого движутся электроныA21. Всегда ли в инерциальных системах отсчета можно применять законы сохранения механической энергии и импульса замкнутой системы тел, на которые не действуют внешние силы?Всегда можно применять оба законаЗакон сохранения механической энергии можно применять всегда, закон сохранения импульса — не всегдаЗакон сохранения импульса можно применять всегда, закон сохранения механической энергии — не всегдаОба закона можно применять не всегдаА22. На рисунке показан график зависимости силы упругости бельевой резинки от изменения ее длины Δℓ. При каких значениях изменения длины Δℓ соблюдается закон Гука о пропорциональности силы упругости резинки ее удлинению?При всех значениях Δℓ При Δℓ большеℓ1Ни при каких значениях ΔℓПри Δℓ меньше ℓ1   На графике представлены результаты измерения напряжения на концах участка цепи постоянного тока, состоящего из двух последовательно соединенных резисторов при различных значениях резистора R2 (см. рисунок). С учетом погрешностей измерений (RA = ± 1 Ом, RU = ± 0,2 В) найдите напряжение на концах участка цепи АВ при R2 = 50 Ом.1) 3,5 В 2) 4 В 3) 4,5 В 4) 5,5 В (ЕГЭ 2008 г., ДЕМО) А30. На графике представлены результаты измерения длины пружины при различных значениях массы грузов, лежащих в чашке пружинных весов (рисунок справа). за 1 с, 7 Н/м 10 Н/м 20 Н/м 30 Н/мС учетом погрешностей измерений (Δm = ±1 г, Δl = ± 0,2 см) жесткость пружины k приблизительно равна (ЕГЭ 2009 г., ДЕМО) А7. На фотографии показана установка для исследования равноускоренного скольжения каретки (1) массой 0,1 кг по наклонной плоскости, установ-ленной под углом 30° к горизонту. υ = 1,25t υ = 0,5t υ = 2,5t υ = 1,9t В момент начала движения верхний датчик (А) включает секундомер (2), а при прохождении каретки мимо нижнего датчика (В) секундомер выключается. Числа на линейке обозначают длину в сантиметрах. Какое выражение описывает зависимость скорости каретки от времени? (Все величины указаны в единицах СИ.) (ЕГЭ 2009 г., ДЕМО) А24. Проводники изготовлены из одного и того же материала. Какую пару проводников нужно выбрать, чтобы на опыте обнаружить зависимость сопротивления проволоки от ее диаметра? СпасибоЗа внимание